-
Die
Erfindung betrifft im allgemeinen die Telekommunikation und spezielle
drahtlose Kommunikationssysteme, wie Zellen- und Satellitenfunksysteme, in denen
Messungen der Signalstärke
vorgenmommen werden.
-
Die
DE 691 10 198 T2 betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung der Kanalqualität in einem mobilen Kommunikationssystem,
in dem eine Interferenzmessung durchgeführt wird und eine Nachricht
zwischen der Basisstation und der Mobilstation ausgetauscht wird,
so daß die
empfangende Station über
die Tatsache informiert wird, daß die Trägerfrequenz der sendenden Station
abgeschaltet ist. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin,
daß Information
verloren gehen kann.
-
Die
WO 92/10886 betrifft ein drahtloses Kommunikationssystem mit einem
Kanal, der mehrere Basisstationen für die Übertragung von Steuersignalen
bedient. Wenigstens eine der mobilen Stationen mißt die Signalstärke des
von einer benachbarten Basisstation übermittelten Signals und sendet
am Ende der Signalübermittlungsperiode
Information bezüglich
der Länge
einer Signalpause, während
derer die mobilen Stationen die Signale benachbarter Stationen messen
können.
-
In
Nordamerika werden digitale Übertragungs-
und Vielfachzugriffstechniken, wie TDMA, momentan von einem digitalen
zellularen Funktelefonsystem vorgesehen, das Digital Advanced Mobile
Phone Service (D-AMPS) genannt wird, wobei einige der Eigenschaften
dieses Dienstes in der Interimsnorm TIA/EIA/IS-54-B "Dual-Mode Mobile Station-Base Station
Compatibility Standard" spezifiziert
sind, die von der Telecomunication Industry Association und der
Electronic Industries Association (TIA/EIA) veröffentlicht wurde.
-
Bei
einem zellularen TDMA-Funktelefonsystem wird jeder Funkkanal in
eine Reihe von Zeitschlitzen oder Zeitkanälen aufgeteilt, von denen jeder
eine Informationsburst (Informations-Signalbündel) von einer Datenquelle
enthält,
z. B. einen digital codierten Teil eines Gesprächs. Die Zeitschlitze werden
in aufeinanderfolgende TDMA-Blöcke
mit einer vorgegebenen Dauer zusammengefaßt. Die Anzahl der Zeitschlitze
in jedem TDMA-Block
ist auf die Anzahl der verschiedenen Benutzer bezogen, welche gleichzeitig
den Funkkanal benutzen können.
Wenn jeder Schlitz in einem TDMA-Block einem anderen Benutzer zugewiesen
wird, ist die Dauer eines TDMA-Blocks gleich der minimalen Zeitspanne
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen, die demselben
Benutzer zugewiesen sind.
-
Die
demselben Benutzer zugewiesenen aufeinanderfolgenden Zeitschlitze,
die auf dem Funkfrequenzträger
normalerweise nicht aufeinanderfolgende Zeitschlitze sind, bilden
den digitalen Verkehrskanal des Benutzers, der als ein dem Benutzer
zugewiesener logischer Kanal betrachtet werden kann. Wie unten mit
weiteren Einzelheiten beschrieben ist, können auch digitale Steuerkanäle (DCCH;
Digital Control Channel) zur Übertragung
von Steuersignalen vorgesehen werden, und ein solcher DOCH ist ein
logischer Kanal, der von einer Folge von üblicherweise nicht aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen auf dem Funkträger
gebildet wird.
-
Bei
nur einer von vielen möglichen
Ausführungsformen
eines TDMA-Systems gemäß der obigen
Beschreibung sieht die TIA/EIA/IS-54-B-Norm vor, daß jeder
TDMA-Block aus sechs aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen besteht
und eine Dauer von 400 Millisekunden (ms) hat. Jeder Funkkanal kann
somit von 3 bis zu 6 DTCs (z. B. 3 bis 6 Telefongespräche) abhängig von
den Ursprungsgeschwindigkeiten der Sprachcodierer/Decodierer (Codec),
die zum digitalen Codieren des Gesprächs verwendet werden, übertragen.
Solche Sprach-Codec können
entweder mit voller oder mit halber Rate (Geschwindigkeit) arbeiten.
Ein DTC benötigt für die volle
Rate zweimal soviele Zeitschlitze während einer gegebenen Zeitspanne
wie ein DTC mit halber Rate, und bei der TIA/EIA/IS-54-B-Norm verwendet
jeder Vollraten-DTC zwei Schlitze jedes TDMA-Blocks, d.h. den ersten
und den vierten, den zweiten und den fünften oder den dritten und
den sechsten Schlitz jedes der sechs Schlitze eines TDMA-Blocks.
Jeder DTC mit halber Rate verwendet nur einen Zeitschlitz jedes
TDMA-Blocks. Wie in der Tabelle unten gezeigt, können auch Übertragungen mit doppelter
und mit dreifacher Rate vorgesehen werden.
-
-
In
zellularen Übertragungssystemen
können
sich die Benutzer während
eines Anrufes von einer Zelle zur nächsten bewegen. Um die Rufqualität aufrechtzuerhalten,
wird der Benutzer von verschiedenen Basisstationen abhängig davon
bedient, welche Basisstation(en) die Funktübertragung für diesen
speziellen Benutzer am besten unterstützen kann. Als eine Folge gibt
es Steuermechanismen zum Übergeben
des Anrufs von einer Basisstation zur nächsten, die üblicherweise
ein Umschalten von einem Übertragungskanal
zu einem anderen erfordern.
-
Traditionell
verlassen sich diese Steuermechanismen auf Informationen, die auf
Grund von Messungen der Kanalenergie oder Signalstärke erhalten
werden, die bei den Basisstationen mit einem abtastenden Empfänger durchgeführt werden,
um zu ermitteln, wann eine Übergabe
durchgeführt
werden soll. Da einige der ersten zellularen Systeme FDMA-Zugriffsverfahren
verwendeten, haben die Abtastempfänger verschiedene Frequenzen
abgetastet und Messungen der Signalstärke durchgeführt. Messungen
von verschiedenen Basisstationen wurden dann bei einem zentralen
Steuerpunkt in dem Funkübertragungsnetz
untersucht, um zu ermitteln, wann und wo Übergaben stattfinden sollten.
Diese Messungen wurden nur für
eine Verbindung der Übertragungskanäle durchgeführt, d.h.
für die
Aufwärtsverbindung
vom Benutzer zur Basisstation.
-
In
der jüngeren
Vergangenheit wurden digitale zellulare Systeme verwendet, bei denen
Messungen auch in der Abwärtsverbindung
durchgeführt
wurde, d.h. bei Sendung von der Basisstation zum Benutzer. Diese
Messungen werden von den Geräten
der Benutzer durchgeführt
und über
einen Steuerkanal zur Basissta tion zurückübertragen. Diese Messungen
werden als mobilunterstützte Übergabe-Messungen
(MAHO-Messungen; Mobile-Assisted Handoff Messungen) bezeichnet.
Eine MAHO-Messung ist aus ökonomischen
Gesichtspunkten machbar, weil diese digitalen zellularen Systeme
hybride FDMA/TDMA sind. Die mobile Station würde somit üblicherweise ihr Abwärtsverbindungssignal
während
eines Zeitschlitzes empfangen und ihr Aufwärtsverbindungssignal während eines
anderen Zeitschlitzes senden. Jeder TDMA-Block in diesem System hat
jedoch üblicherweise
mehr als zwei Zeitschlitze, z. B. sechs oder acht Zeitschlitze pro
Block. Diese anderen Zeitschlitze werden üblicherweise zur Verwendung
als unterschiedliche Übertragungskanäle zugewiesen,
wie oben beschrieben. Eine mobile Station, die auf diese Weise mit
einem FDMA/TDMA-System verbunden ist, wird also während mehrerer
Zeitschlitze während
jedes Blocks leerlaufen. Diese Leerlauf-Zeitschlitze stehen zum Durchführen von
MAHO-Messungen zur Verfügung.
Dieselbe Empfänger-Hardware
in der mobilen Station kann somit sowohl zum Empfangen von Abwärtsverbindungssignalen
als auch zum Durchführen
von MAHO-Messungen verwendet werden.
-
Ein
Beispiel eines MAHO findet sich in der Erläuterung auf Seiten 232 bis
236 in "GSM System
for Mobile Communications" von
Michel Mouly und Marie-Bernadette Pautet. Andere Beispiele für MAHO sind
in WO 92/10886 und EP-A-0 458 768 beschrieben.
-
Zusätzlich zu
den Sprach- oder Verkehrskanälen
können
zellulare Funkübertragungssysteme
auch Ruf(Paging)/Zugriffs- oder Steuerkanäle vorsehen, um Nachrichten
zum Aufbauen eines Anrufes zwischen Basisstationen und mobilen Stationen
zu übertragen.
Während
eines Leerlauf- oder Ruhezustands (d.h. eingeschaltet, jedoch nicht
während
des Sendens oder des Empfangs eines Anrufs) stellt sich eine mobile
Station auf einen Steuerkanal ein und überwacht diesen dann regelmäßig (üblicherweise
den Steuerkanal der Zelle, in welcher die mobile Station sich zur
Zeit befindet), und sie kann über
die entsprechende Basisstation einen Anruf empfangen oder tätigen. Wenn
sich die mobile Station im Ruhezustand von einer Zelle zur nächsten be wegt,
wird sie schließlich
die Funkverbindung auf dem Steuerkanal der "alten" Zelle verlieren und sich auf den Steuerkanal
einer "neuen" Zelle einstellen.
Die anfängliche
Einstellung und die nachfolgende Neueinstellung auf Steuerkanäle werden
beide automatisch durch Abtasten aller verfügbaren Steuerkanäle bei ihren
bekannten Frequenzen durchgeführt,
um den "besten" Steuerkanal zu finden,
z. B. den am stärksten
empfangenen Steuerkanal. Wenn ein Steuerkanal mit guter Empfangsqualität gefunden
wurde, bleibt die mobile Station auf diesen Kanal eingestellt, bis
sich die Qualität
wieder verschlechtert. Auf diese Weise bleiben die mobilen Stationen
mit dem System "in
Berührung". Um diese Funktion
zu realisieren, können
mobile Stationen auch die empfangene Signalstärke verschiedener Steuerkanäle regelmäßig messen.
-
Die
oben beschriebenen Funkübertragungssysteme,
z. B. die durch die TIA/EIA/IS-54-B- und die TIA/EIA/IS-136-Normen
spezifizierten Systeme, gehören
zur Durchschalte-Vermittlungstechnologie, die eine Art der "verbindungsorientierten" Übertragung ist, die eine physische
Rufverbindung einrichtet und diese Verbindung solange aufrechterhält, wie
die kommunizierenden Endsysteme auszutauschende Daten haben. Die direkte
Verbindung eines Schaltkreisschalters dient als offene Leitung (Pipeline),
die es den Endsystemen erlaubt, den Schaltkreis für jeden
gewünschten
Zweck zu verwenden. Während
die durchgeschaltete Datenübertragung
für Anwendungen
konstanter Bandbreite gut geeignet sein mag, ist sie bei Anwendungen
mit niedriger Bandbreite und Bildung von Signalbündeln (Bursts) relativ ineffizient.
-
Die
Paketvermittlungstechnologie, die verbindungsorieniert (z. B. X.25)
oder "verbindungslos" (z. B. das Internetprotokoll "IP") sein kann, erfordert
keinen Aufbau und Abbau einer physischen Verbindung und steht somit
in deutlichem Gegensatz durch Durchschalt-Vermittlungstechnologie.
Dadurch erhöht
sich die Effizienz eines Kanals bei der Verarbeitung relativ kurzer,
burstartiger oder interaktiver Transaktionen durch Multi plexen vieler
Benutzer. Ein verbindungsloses Paketvermittlungsnetzwerk verteilt
die Leitwegfunktionen auf mehrere Leitwegeinrichtungen und verhindert
so mögliche
Verkehrsengpässe,
die auftreten könnten,
wenn eine zentrale Schaltstelle verwendet wird. Die Daten werden
mit einer geeigneten Adressierung der Endsysteme "paketiert" und dann in unabhängigen Einheiten über den
Datenpfad gesendet. Zwischensysteme, die manchmal als "Router" bezeichnet werden
und zwischen den kommunizierenden Endsystemen liegen, treffen Entscheidung über die
beste zu wählende
Route für
jedes Paket einzeln. Leitwegentscheidungen werden auf zahlreiche
Merkmale gestüzt,
einschließlich
der folgenden: Kostengünstigste
Route oder Kostenmaß;
Kapazität
der Verbindung; Anzahl der auf eine Übertragung wartenden Pakete;
Sicherheitsanforderungen für
die Verbindung; und Betriebszustand eines Zwischensystems (Knotens).
-
Die
Paketübertragung
entlang einer Route, welche Wegmaße berücksichtigt, im Gegensatz zu
einem Aufbau mit einem einzelnen Schaltkreis, ermöglicht Flexibilität bei der
Anwendung und Übertragung.
Dies entspricht auch der Art und Weise, wie die meisten üblichen
lokalen Netze (LAN; Local Area Network) und Fernnetze (WAN; Wide
Area Network) sich in der Unternehmenswelt entwickelt haben. Die
Paketvermittlung eignet sich für
die Datenübertragung,
weil viele der verwendeten Anwendungen und Geräte, wie Tastaturterminals, interaktiv
sind und Daten in Signalbündeln übertragen.
Anstatt daß ein
Kanal leerläuft,
während
ein Benutzer mehr Daten in das Terminal eingibt oder eine Pause
macht, um über
ein Problem nachzudenken, verzahnt die Paketvermittlung mehrere
Sendungen von verschiedenen Terminals auf dem Kanal.
-
Die
Paketdaten führen
zu einer größeren Robustheit
des Netzes, weil sie unabhängig
von dem Weg sind und der Router alternative Wege wählen kann,
wenn ein Netzknoten ausfällt.
Die Paketvermittlung ermöglicht
daher eine bessere Ausnutzung der Netzleitungen. Die Pakettechnologie
bietet die Möglichkeit,
dem Endverbraucher die Kosten auf der Grundlage der übertragenen Datenmenge
anstelle der Verbindungszeit zu berechnen. Wenn die Anwendung des
Endverbrauchers so konzipiert ist, daß sie die Luftverbindung gut
ausnutzt, wird die Anzahl der übertragenen
Pakete minimal. Wenn der Verkehr jedes einzelnen Benutzers auf einem
Minimum gehalten wird, kann der Bereitsteller des Dienstes (Serviceprovider)
die Kapazität
des Netzes nachhaltig erhöhen.
-
Paketnetze,
wie das Internet oder ein Unternehmens-LAN, sind integrale Bestandteile
der heutigen Geschäfts-
und Kommunikationsumgebung. Mit der Zunahme von mobilen Rechnern
in diesen Umgebungen sind die drahtlosen Serviceprovider, wie die,
welche die TIA/EIA/IS-136-Norm verwenden, in der besten Position,
um den Zugang zu diesen Netzen vorzusehen. Gleichwohl stützen sich
die Datendienste, welche für
zellulare Systeme vorgesehen oder vorgeschlagen wurden, im allgemeinen
auf den Durchschaltevermittlungs-Betriebsmodus, bei dem ein eigener
Funkkanal für
jeden aktiven mobilen Benutzer verwendet wird.
-
Entweder
bei der konventionellen (verbindungsorientierten) Sprach- oder Daten-Funkübertragung oder
bei der Paketdatenfunkübertragung
kann es von Zeit zu Zeit wünschenswert
sein, daß eine
mobile Station Informationen mit einer Rate empfängt oder sendet, die ihren
Sender während
aller oder vieler der in einem Block zur Verfügung stehenden Zeitschlitze
belegt, z. B. mit der oben beschriebenen Übertragung mit doppelter oder
dreifacher Rate. Während
dieser Perioden können
die periodischen Messungen der Signalstärke, welche entweder für die MAHO
oder die Zellenneuauswahl gefordert wurden, nicht durchgeführt werden.
Somit sind Techniken und Verfahren notwendig, um dem System die
benötigte
Information über
die Signalstärke
zu liefern, während
gleichzeitig Übertragungen
mit hoher Bandbreite durchgeführt
werden.
-
Die
Erfindung sieht ein Übertragungsterminal
gemäß den Ansprüchen 1 bzw.
7 sowie ein Verfahren zur Durchführung
von Signalstärkemessungen
gemäß Patentanspruch
3 vor.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Signalstärke durch die
mobilen Stationen in einem drahtlosen Übertragungssystem vorgesehen,
das Abwärtsver bindungs-Verkehrskanäle hoher
Bandbreite möglich
macht und die Komplexität
minimiert. Während
auf einem Kanal gesendet und empfangen wird, können insbesondere zeitlich
eingeplante (scheduled) Signalstärkemessungen
erforderlich sein. Um mit hoher Bandbreite zu senden und/oder zu
empfangen, können
die erforderlichen Signalstärkemessungen
einer mobilen Station auf Zeiten gelegt werden, bei denen die Aufgabe
des Sendens und Empfangens von Nachrichten so wenig wie möglich gestört wird.
Die geplante Signalstärkemessungen
können z.
B. verzögert
werden, wenn die mobile Station auf einem Kanal sendet und empfängt, andererseits
können Signalstärkemessungen
häufiger
durchgeführt
werden, wenn die mobile Station danach in den Ruhezustand geht.
Mit anderen Worten müssen
die Signalstärkemessungen
nicht in gleichmäßigen Perioden
durchgeführt werden,
sondern sie können
häufiger
durchgeführt
werden, wenn sie zuvor verzögert
wurden.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann eine mobile Station ihre übliche Aufgabe
des Empfangs eines Datenblocks ignorieren und statt dessen während des "gestohlenen" Blocks eine Messung
machen. Wenn nötig
kann ein Neuübertragungsprotokoll
ausgelöst
werden, so daß die Information,
welche die mobile Station während
des "gestohlenen" Blocks ausgelassen
hat, später
empfangen werden kann. Die gestohlenen Blöcke können mit oder ohne Termin auftreten.
-
Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der
folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In den Figuren
zeigt:
-
1 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines zellularen mobilen Funktelephonsystems mit einer Basisstation
und einer mobilen Station;
-
2a zeigt
ein Superblockformat und die Zeitschlitznutzung für eine Paketdatenverbindung
mit zweifacher Rate;
-
2b zeigt
ein Superblockformat und die Zeitschlitznutzung für eine Paketdatenverbindung
mit dreifacher Rate;
-
3 zeigt
ein Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Schritte eines Verfahrens zum Durchführen einer Signalstärkenmessung
gemäß des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
-
4 zeigt
ein Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Schritte eines Verfahrens zum Durchführen einer Signalstärkemessung
gemäß eines
anderen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
-
Vor
der Beschreibung der Technik und Mechanismen zum Messen der Signalstärke gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine kurze Beschreibung der Einrichtungen vorangestellt,
die zum Realisieren eines Funkübertragungssystems
verwendet werden können.
-
Zunächst muß man verstehen,
daß unten
verschiedene Ausführungsbeispiele
beschrieben sind, von denen sich manche hauptsächlich auf die Paketdatenübertragung
beziehen, andere beziehen sich hauptsächlich auf die Nicht-Paketdatenübertragung,
z. B. Sprache oder Daten, und noch andere können für beide Systemtypen realisiert
werden. Um dem Leser das Verständnis
zu erleichtern, auf welchen Systemtyp sich die Beschreibung bezieht,
wird die folgende Terminologie verwendet. Digitale Verkehrskanäle (DTC;
Digital Traffic Channel) werden verwendet, um Kanäle zu bezeichnen,
die zum Unterstützen
von Nicht-Paketdatenverbindungen verwendet werden. Im Gegensatz
dazu werden Paketdatenkanäle
(PDCH; Paket Data Channel) verwendet, um Kanäle zu bezeichnen, welche Paketdatenübertragungen
unterstützen.
-
1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Beispiels eines zellularen mobilen Funktelephonsystems
mit einer beispielhaften Basisstation 110 und einer mobilen
Station 120. Die Basisstation umfaßt eine Steuer- und Verarbeitungseinheit 130,
die mit dem MSC 140 verbunden ist, der seinerseits mit
dem PSTN (nicht gezeigt) verbunden ist. Allgemeine Aspekte solcher
zellularen Funktelephonsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt
und z. B in der US-A 5,175,867 von Wejke et al mit dem Titel "Neighbor-Assisted
Handoff in a Zellular Communication System" beschrieben.
-
Die
Basisstation 110 verarbeitet mehrere Sprachkanäle über einen
Sprachkanal-Transceiver (Sender-Empfänger) 150, der von
der Steuer- und Verarbeitungseinheit 130 gesteuert wird.
Jede Basisstation umfaßt
auch einen Steuerkanal-Transceiver 160, der mehr als einen
Steuerkanal verarbeiten kann. Der Steuerkanal-Transceiver 160 wird
von der Steuer- und Verarbeitungseinheit 130 gesteuert.
Der Steuerkanal-Transceiver 160 sendet Steuerinformationen über den
Steuerkanal der Basisstation oder Zelle zu mobilen Stationen, welche
auf diesen Steuerkanal geschaltet (locked) sind. Man wird verstehen,
daß die
Transceiver 150 und 160 als eine einzige Einrichtung,
wie der Verkehrs- und Steuertransceiver 170, realisiert
und zusammen mit den DTCs (oder PDCHs) eingesetzt werden können, welche
dieselbe Funkfrequenz verwenden.
-
Die
mobile Station 120 empfängt
die Information, die auf einem Steuerkanal gesendet wurde, bei ihrem
Verkehrs- und Steuerkanal-Transceiver 170. Dann bewertet
die Verarbeitungseinheit 180 die empfangene Steuerkanalinformation,
welche die Eigenschaften der Zellen umfaßt, die Kandidaten für das Aufschalten
der mobilen Station sind, und sie ermittelt, auf welche Zelle die
mobile Station geschaltet werden soll. Vorzugsweise umfaßt die empfangene
Steuerkanalinformation nicht nur absolute Information in bezug auf
die Zelle, zu der sie gehört,
sondern auch relative Information in bezug auf andere Zellen in
der Nähe
der Zelle, zu welcher der Steuerkanal gehört, wie der US-A-5,353,332 von Raith
et al mit dem Titel "Method
and Apparatus for Communication Control in a Radiotelephone System" beschrieben ist.
-
Man
betrachte einen beispielhaften Fall, in dem eine mobile Station
Paketdateninformation in jedem Zeitschlitz von mehre ren aufeinanderfolgenden
Blöcken
empfängt
oder sendet, d.h. bei allen sechs Zeitschlitzen mehrerer IS-136-Blöcke. Der
Fachmann wird verstehen, daß ein
Empfang oder eine Übertragung
mit doppelter oder dreifacher Rate ausreichen würde, um den Transceiver der
mobilen Station während
aller verfügbarer
Zeitschlitze zu beschäftigen.
Man nehme weiter an, daß diese
mobile Station eine Liste mit Kanälen empfangen hat, auf denen
sie die Signalstärken
messen soll, z. B. über
den zugewiesenen schnellen Steuerkanal (FACCH; Fast Associated Control
Channel). Da die mobile Station keine Leerlaufzeit hat, in der sie
die geforderten Messungen machen kann, können mit den bekannten Signalstärkemesstechniken
die geforderten Signalstärkemessungen
nicht nur mit einem Empfänger
durchgeführt
werden.
-
Eine
Möglichkeit,
geforderten Signalstärkemessungen
zu erhalten, während
die mobile Station mit dem Senden oder dem Empfangen beschäftigt ist,
ist, zwei Empfänger
vorzusehen, einen zum Empfangen von Paketdateninformationen auf
einem PDCH und die andere zum Messen der Signalstärken. Diese
Lösung
ist jedoch nicht vorteilhaft, weil sie die mobile Station teurer
und komplizierter macht.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung können
die Messungen der Signalstärken durch
mobile Stationen zum Zwecke einer MAHO oder einer Zellenneuauswahl
so gesteuert werden, daß die verfügbare Zeit
auf einem Kanal zum Senden, Empfangen und Messen optimal ausgenutzt
wird. Wenn die mobile Station mit dem Senden oder Empfangen auf
einem Paketdatenkanal beschäftigt
ist, werden die geforderten Signalstärkemessungen, genauer gesagt,
um die Sende- und Empfangsaufgaben herum terminiert.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird. daher eine Technik zum Terminieren, d.h.
zeitlichen Planen (scheduling) der Zeit zum Messen der empfangenen
Signalstärken
vorgesehen, wenn die mobile Station auf einem Paketdatenkanal sendet
und empfängt.
Zum Beispiel am Anfang eines Superblocks können bestimmte Zeitschlitze,
die auf einem PDCH übertragen
werden, zum Durchführen
der Signalstärkemessungen
zur Verfügung
stehen. Diese Schlitze können
als Leerlaufschlitze behandelt werden, weil sie Informationen wiederholen,
welche die mobile Station bereits vorher erhalten hat. Bei einem
speziellen Beispiel für
Paketdaten können
die Schlitze des Paketsende-Steuerkanals (PBCCH; Packet Broadcast
Control Channel) (der ein auf dem PDCH im Multiplexverfahren betriebener
Steuerkanal ist) dazu verwendet werden, einen Teil der Signalstärkemessungen
durchzuführen,
während
in dem aktiven Zustand des PDCH eine Nachricht empfangen wird. Wie
in 2a gezeigt, sieht eine Verbindung mit doppelter
Rate PBCCH-Schlitze sowohl in Schlitz 1 als auch in Schlitz 4 des
Superblocks vor. Ähnlich
sieht in 2b eine Verbindung mit dreifacher Rate
auch PBCCH-Schlitze in den Zeitschlitzen 1 und 4 des
Superblocks vor. Während
diese Technik während des
Empfangs der mobilen Station eingesetzt werden kann, sollte man
jedoch beachten, daß die
mobile Station während
des Sendens mit doppelter oder dreifacher Rate den Paketkanal-Rückführungskanal
(PCF-Kanal; Packet Channel Feedback Channel) überwachen muß, der auch
auf den PBCCH-Schlitzen gesendet wird. Als eine Folge sollten die
empfangenen Signalstärken
bei diesem Ausführungsbeispiel
während
Perioden gemessen werden, zu denen die mobile Station nicht sendet.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung, welches sich auf die Paketdatenübertragung
bezieht, können
terminierte Signalstärkemessungen
verzögert
und dann nach der Wiederaufnahme häufiger ausgeführt werden,
um die erforderliche Anzahl der Signalstärkemessungen zu erhalten. Es
kann z. B. Information in bezug auf die erforderlichen Signalstärkemessungen
(z. B. wie oft die Messung durchgeführt werden soll) zu der mobilen
Station übertragen
werden. Die Paketdatenübertragung
kann von Natur aus "burst-artig" oder gebündelt sein,
d.h. die mobilen Stationen können
mehrere aufeinanderfolgende Pakete empfangen oder senden, denen
eine Periode ohne Empfang und Übertragung
folgt. Die Signalstärkemessungen
können
daher verzögert
werden, wenn für
Ihre Ausführung
keine Zeit ist, und dann können
Signalstärkemessungen
häufiger
durchgeführt
werden, wenn Zeit vorhanden ist (d.h. die Signalstärkemessungen
werden zeitlich stärker
zusammengefaßt).
Als eine Folge terminiert der Prozessor einer mobilen Station, die
mit voller, doppelter oder dreifacher Rate sendet, die Signalstärkemessungen
so, daß der
Empfang der Nachrichten durch die mobile Station und/oder die Übertragung
der Nachrichten durch die mobile Station minimal gestört werden.
-
Bei
einem Beispiel für
Paketdaten kann die mobile Station Signalstärkemessungen gemäß Abschnitt 6.3.3
der IS-136-Norm auf einem überlassenen
PDCH durchführen,
wobei der überlassene
PDCH behandelt wird, als ob er der aktuelle DCCH wäre. Auf
anderen Kanälen
als dem überlassenen
PDCH kann die mobile Station Signalstärkemessungen gemäß einer
von zwei Techniken durchführen.
Bei der ersten Technik werden die Signalstärkemessungen gemäß Abschnitt
6.3.3 der IS-136 durchgeführt,
die abhängig
von der Rate einen weiteren Empfänger
erfordern kann. Bei der zweiten Technik werden die Signalstärkemessungen
während
eines Messintervalls (Ω)
verhindert, das voreingestellt sein kann oder der mobilen Station
in einer Nachricht auf dem PBCCH gesendet werden kann, während die
mobile Station eine Nachricht während
bis zu einer maximalen Anzahl, z. B. 8, Messintervalle sendet oder
empfängt.
Die maximale Anzahl der Messintervalle kann ein vorgegebener Wert
oder ein Wert sein, der z. B. in einer PBCCH-Nachricht empfangen
wird. Die Leser, die mehr Information in bezug auf Ausführungsbeispiele
für die
Ermittlung der Messintervalle erhalten möchten, werden auf die US-A-5,539,748
von Raith verwiesen. Während
des Messintervalls, in dem die Signalstärkemessungen wieder aufgenommen
werden (was die Unterbrechung der Übertragung der mobilen Station
erfordern kann, aber nicht muß),
führt die
mobile Station vorzugsweise eine minimale Anzahl (β) Messungen
pro Eintrag in der Kanalmessliste vor, wobei: β = min {4,Ω} für Einträge, die mit HL_FREQ = HIGH
markiert sind (1) β = min {2,Ω} für Einträge, die mit HL_FREQ = LOW markiert
sind (2)
-
Leser,
die an weiteren Einzelheiten in bezug auf Beispiele für Techniken
zum Informieren der mobilen Station darüber, wie und wann diese Arten
von Messungen durchgeführt
werden sollen (einschließlich
einer Erörterung
von HL_FREQ), interessiert sind, werden auf die US-A-5,539,748 verwiesen.
-
Die
Techniken zum Messen der Signalstärke können von der mobilen Station
wie oben erläutert
variiert werden, insbesondere um Signalstärken mit mobilen Stationen
zu messen, welche mit doppelter oder dreifacher Rate übertragen
und im Paketdatenmodus arbeiten. Da das Übertragen und Senden von Paketdaten üblicherweise
in "Bursts" oder Signalbündeln (Nicht-Zeitschlitzbursts)
erfolgen, was sich aus der Natur der Paketübertragung herleitet, steht üblicherweise
freie Zeit für
die Signalstärkemessungen
zur Verfügung.
-
3 ist
ein Flußdiagramm,
das die Schritte eines Verfahrens zum Ausführen von Signalstärkemessungen
mit der mobilen Station gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt. Im Schritt S10 empfängt die mobile Station Information
oder Anforderungen in bezug auf Signalstärkemessungen von dem System.
Im Schritt S20 ermittelt die mobile Station, ob Messungen auf herkömmliche
Weise während
verfügbarer Leerlaufzeit
(z. B. der IS-136-Norm) gestützt
auf Faktoren, wie die Übertragungsrate
oder den Aufbau der mobilen Station, durchgeführt werden sollen. Wenn auf
diese Art Signalstärkemessungen
durchgeführt
werden sollen, mißt
die mobile Station die Signalstärke
z. B. gemäß Abschnitt
6.3.3 der IS-136-Norm im Schritt S30.
-
Wenn
die mobile Station im Schritt S20 ermittelt, daß während der Leerlaufzeit keine
Messungen gemäß der IS-136
durchgeführt
werden sollen, wird ein Meßintervallzähler im
Schritt S40 auf null gesetzt, und dann werden im Schritt S50 während eines
Meßintervalls
die Signalstärkemessungen
gesperrt. In Schritt S60 wird ermittelt, ob die mobile Station sendet
oder empfängt.
Wenn die mobile Station nicht sendet oder empfängt, wird im Schritt S80 von
dem Prozessor der mobilen Station abhängig von z. B. den obigen Gleichungen (1)
und (2) die minimale Anzahl der durchzuführenden Signalstärkemessungen
ermittelt. Dann führt
die mobile Station im Schritt S90 die minimale Anzahl der Signalstärkemessungen
durch.
-
Wenn
im Schritt S60 ermittelt wird, daß die mobile Station sendet
oder empfängt,
wird der Meßintervallzähler im
Schritt S70 um 1 erhöht,
und im Schritt S100 wird ermittelt, ob die maximale Anzahl der Meßintervalle
erreicht worden ist. Wenn die maximale Anzahl der Meßintervalle
nicht erreicht ist, geht der Prozeß zum Schritt S50 zurück und sperrt
die Signalstärkemessungen
während
eines weiteren Meßintervalls.
Wenn die maximale Anzahl der Meßintervalle
erreicht wurde, wird im Schritt S110 ermittelt, ob ausreichend Zeit
zum Durchführen
von Signalstärkemessungen
ist. Wenn nicht genügend
Zeit zum Durchführen
der Signalstärkemessungen
zur Verfügung
steht, wird im Schritt S120 der Empfang oder die Übertragung
durch die mobile Station gesperrt, bis die erforderlichen Signalstärkemessungen
beendet sind. Wenn im Schritt S110 ermittelt wird, daß genügend Zeit
für die
Signalstärkemessung
zur Verfügung
steht, wird im Schritt S80 die minimale Anzahl der Messungen berechnet.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist eine andere mögliche Lösung zum Durchführen der Übertragung
hoher Bandbreite und der Kanalmessung eine sogenannte "Schlitz stehlen"-Technik, bei der
die mobile Station einen oder mehrere Schlitze von der Sende/Empfangs-Zeit "stiehlt", um die Signalstärkemessungen
durchzuführen,
wenn nicht genügend
Leerlaufzeit vorhanden ist, um die herkömmlichen Messungen durchzuführen. Dieses
Ausführungsbeispiel
kann während
jeder überlassenen
verbindungsorientierten Verbindung eingesetzt werden, z. B. mit
einer mobilen Station, die über
einen DTC angeschlossen ist. Alternativ kann dieses Ausführungsbei spiel
auch in Fällen
anwendbar sein, in denen ein langer "Burst" auf einen PDCH auftritt.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel überspringt
die mobile Station das Lesen ihres zugewiesenen Verkehrskanals,
um Messungen auf anderen Kanälen
durchzuführen.
Beispiele für
das "Schlitz stehlen" umfassen das "wilde Stehlen", bei dem die mobile
Station selbständig
entscheidet, welcher Schlitz oder welche Schlitze gestohlen werden,
und daß terminierte
Stehlen, bei dem das System weiß,
wann die mobile Station das Lesen ihres zugewiesenen Verkehrskanals
ausläßt. Bei
dem terminierten Stehlen kann das System das Senden unterbrechen,
wenn es weiß,
daß die
mobile Station ihren zugewiesenen Verkehrskanal nicht ließt, und
dies kann bei schlechter Kanalqualität vorteilhaft sein, weil ein
Fenster für
das erneute Senden vollständig
für Daten
zur Verfügung
steht, die nicht richtig empfangen wurden. Das "wilde Stehlen" andererseits bietet eine weniger komplizierte
Technik zum Vorsehen von Möglichkeiten
für die
Kanalmessung.
-
Obwohl
das System beim wilden Stehlen die Auswahl bestimmter Schlitze oder
Blöcke
der mobilen Station, welche diese für Messzwecke stiehlt, nicht
kontrolliert, sollten gewisse Meßrichtlinien realisiert werden,
um sicherzustellen, daß die
mobile Station richtige und rechtzeitige Meßinformationen liefert, während gleichzeitig
der Einfluß des "Stehlens" auf die gerade ablaufende Übertragung,
mit doppelter oder dreifacher Rate, minimiert wird. Es sei z. B.
ein beispielhaftes System betrachtet, bei dem das Neuübertragungsprotokoll und
die Verschränkung
(Interleaving) vorsehen, daß die
in jedem Zeitschlitz übertragenen
Daten zwei Funkverbindungsprotokoll-Blöcke
(RLP-Blöcke;
Radio Link Protocol Frames) übertragen.
Bei einem solchen System sollte eine vorgegebene maximale Anzahl
ausgelassener RLP-Blöcke
während
eines bestimmten vorgegebenen Zeitintervalls vorgegeben werden,
um die Auswirkung auf das Fenster für die Neuübertragung zu begrenzen. Zum
Beispiel könnte
ein Schwellwert von 8 ausgelassenen RLP-Blöcken pro Sekunde für Verbindungen
mit doppelter Rate eingerichtet werden, während ein Schwellwert von 16
ausgelassenen RLP-Blöcken pro Sekunde
für Verbindungen
mit dreifacher Rate vorgegeben werden könnte. Der Schwellwert für die doppelte Rate
kann niedriger sein als der Schwellwert für die dreifache Rate, wenn
bei der doppelten Rate einige Leerlaufschlitze zur Verfügung stehen,
wenn die mobile Station z. B. unabhängig empfangen und senden kann.
Der Fachmann wird auch verstehen, daß es wünschenswert sein kann, in der
Aufwärtsverbindung
sowie in der Abwärtsverbindung
dieselben Kriterien vorzusehen, oder daß es wünschenswert sein kann, in der
Aufwärtsverbindung
und der Abwärtsverbindung
unabhängige
Kriterien vorzusehen.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann die mobile Station ihren Empfänger für Meßzwecke verwenden, und das "Schlitzstehlen" ermöglicht die
Spezifikation einer minimalen Anzahl von Meßwerten pro Eintrag in der Kanalmeßliste,
z. B. sechs Messungen pro Kanal und Sekunde, falls 12 oder weniger
Kanäle
in der Liste sind, und vier Messungen pro Kanal und Sekunde, wenn
13 oder mehr Kanäle
in der Liste sind, um ausreichend Meßinformation sicherzustellen. Ähnlich kann
gefordert werden, daß die
Messungen zeitlich ausreichend weit voneinander entfernt sind, um
den Einfluß des
Rayleigh-Schwunds ausreichend zu mitteln.
-
Innerhalb
der für
ein bestimmtes System eingerichteten Grenzen kann die mobile Station
gestützt
auf die Einzelheiten ihrer eigenen Verbindung ermitteln, welche
RLP-Blöcke
gestohlen werden sollen. Wenn die mobile Station z. B. im Paketdatenmodus
auf der Aufwärtsverbindung
sendet, kann es Zeiten geben, zu denen keine Paketdaten für die Übertragung
vorhanden sind. Zu diesen Zeiten kann die mobile Station einen oder mehrere
Zeitschlitze der Aufwärtsverbindung
dazu verwenden, die Abwärtsverbindugsmessungen
durchzuführen.
Wenn die mobile Station in einem Nicht-Paketdatenmodus, z. B. einem
Sprachmodus, sendet, kann es ähnlich
Perioden geben, in denen der Nutzer der mobilen Station ruhig ist,
während
derer keine "echten" Daten zu übertragen
sind. Obwohl einige Funkübertragungssysteme
gleich wohl erfordern, daß die
mobile Station Dummy-Daten überträgt, z. B.
für Hintergrundrauschen,
kann die mobile Station so programmiert werden, daß sie Zeitschlitze
stiehlt, in denen andernfalls Dummydaten übertragen würden, um die Abwärtsverbindungsmessungen
durchzuführen.
Der Fachmann wird verstehen, daß dies
einfache Beispiele für
die Art und Weise sind, auf welche die mobile Station optimale Schlitze
für das
wilde Stehlen ermitteln kann, und daß gemäß der vorliegenden Erfindung
auch andere Techniken realisiert werden können.
-
Ein
beispielhaftes Verfahren zum Realisieren des Schlitz- oder Blockstehlens
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch das Flußdiagramm
der 4 dargestellt. Darin wird im Schritt S300 ermittelt,
ob die mobile Station Leerlaufschlitze hat oder nicht, während derer
sie die Signalstärkemessung
durchführen
kann, wenn sie z. B. mit voller Rate arbeitet. Wenn ja, geht der
Ablauf zum Schritt S310, wo die Signalstärkemessungen während der
Leerlaufzeitschlitze durchgeführt
werden. Andernfalls geht der Ablauf zum Entscheidungsblock S320,
wo ermittelt wird, ob es einen terminierten Plan zum Stehlen gibt.
Wenn ja, führt
die mobile Station die Signalstärkemessung
während
der terminierten Zeitschlitze im Schritt 330 durch. Andernfalls
geht der Ablauf zum Schritt S340, wo die mobile Station selbst einen
oder mehrere kommende Zeitschlitze identifiziert, während derer
sie die Signalstärkemessungen
auf den aufgelisteten Kanälen
macht. Wie oben beschrieben, können
diese Entscheidungen unter Berücksichtigung
verschiedener Kriterien und Regeln getroffen werden, die für das System
spezifiziert sind, sowie unter Berücksichtigung bestimmter Überlegungen,
welche sich auf die Verbindung dieser speziellen mobilen Station
mit dem System beziehen. Die mobile Station führt dann die Signalstärkemessungen
in den identifizierten Zeitschlitzen im Schritt S350 durch. Der
Fachmann wird verstehen, daß die
Schritte S320 und S330, die in 3 gezeigt
sind und sich auf das terminierte Stehlen beziehen, selbstverständlich ausgelassen
werden können,
wenn in dem System kein terminiertes Stehlen vorgesehen ist.
-
Nachdem
die Erfindung nun beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß sie auf
viele Arten modifiziert werden kann. Solche Änderungen sollen nicht als
ein Verlassen des Sinns und Bereichs der Erfindung betrachtet werden,
und alle Modifikationen, die für
den Fachmann offensichtlich sind, sollen zum Bereich der folgenden
Ansprüche
gehören.
